Astronomen vermuten, dass unsere Sonne, als sie noch jung war, von einer Staub- und Gasscheibe umgeben war, aus der sich schließlich die Planeten bildeten. Es wird weiterhin theoretisiert, dass die Mehrheit der Sterne in unserem Universum zunächst auf diese Weise von einem „ protoplanetare Scheibe “, und dass diese Scheiben in etwa 30 % der Fälle zu einem Planeten oder einem Planetensystem werden.
Normalerweise wird angenommen, dass diese Scheiben um das äquatoriale Band (auch bekannt als die Ekliptik) eines Sterns oder Sternensystems kreisen. Jedoch, neue Forschung unter der Leitung einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern hat das erste Beispiel eines Doppelsternsystems entdeckt, bei dem die Ausrichtung umgedreht wurde und die Scheibe nun die Sterne um ihre Pole (senkrecht zur Ekliptik) umkreist.
Für ihre Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht wurde Natur , verließ sich das Team auf die Atacama Large Millimeter/Sub-Millimeter-Array (ALMA), um hochauflösende Bilder von HD 98800 zu erhalten, einem Vierfachsternsystem etwa 146,4 Lichtjahre von der Erde entfernt. Innerhalb dieses Systems entdeckten sie ein inneres Doppelsternpaar (HD 98800BaBb) aus zwei sonnenähnlichen Sternen, die von einer Scheibe von der Größe eines Asteroidengürtels umgeben waren.
Künstlerische Darstellung von HD 98800 B, die zwei sonnenähnliche Sterne zeigt, die von einer Trümmerscheibe umkreist werden. Bildnachweis: JPL/NASA
Diese Entdeckung bestätigt etwas, das für Astronomen bisher nur eine Theorie war, nämlich dass einige Trümmerscheiben eine polare Konfiguration haben könnten. Wie Dr. Grant M. Kennedy, ein Forschungsstipendiat der Royal Society University von der University of Warwick und Hauptautor der Studie, in einem Warwick Pressemitteilung :
„Um fast alle jungen Sterne sind gas- und staubreiche Scheiben zu sehen, und wir wissen, dass mindestens ein Drittel der Sterne, die einzelne Sterne umkreisen, Planeten bilden. Einige dieser Planeten sind mit der Drehung des Sterns falsch ausgerichtet, daher haben wir uns gefragt, ob Ähnliches für zirkumbinäre Planeten möglich ist. Eine Eigenart der Dynamik bedeutet, dass ein sogenannter Polversatz möglich sein sollte, aber bis jetzt hatten wir keine Hinweise auf fehlausgerichtete Scheiben, in denen sich diese Planeten bilden könnten.“
Obwohl sie mit konventioneller Optik schwer zu beobachten sind, sind Trümmerscheiben aufgrund der gesamten Strahlung, die sie von ihren Muttersternen absorbieren, im Radio und im fernen Infrarot (d. Dr. Kennedy und seine Kollegen verließen sich auf die renommierte Fähigkeit von ALMA, Objekte in diesen Wellenlängen zu untersuchen, um die Ausrichtung der protoplanetaren zirkumbinären Scheibe von HD 98800BaBb zu bestimmen.
Die Umlaufbahn des Doppelsternsystems war bereits bekannt dank früherer Forschungen, die feststellten, wie sich die Sterne im Verhältnis zueinander bewegen. Durch die Kombination mit den von ALMA erhaltenen Daten konnten Dr. Kennedy und sein Team feststellen, dass die Ausrichtung der Trümmerscheibe mit einer perfekt polaren Umlaufbahn übereinstimmte. Das bedeutete, dass sich die beiden Sterne zwar in einer Ebene umkreisen, die Scheibe jedoch in einer Ebene senkrecht zu ihnen.
Blick von der Oberfläche eines umkreisenden Planeten. Copyright und Credit: University of Warwick/Mark Garlick
Der aufregendste Aspekt dieses Fundes, so Dr. Kennedy, ist, dass er zeigt, dass sich Planeten unter radikal anderen Bedingungen bilden können, als wir sie kennen. Wie er es ausdrückte:
„Das Aufregendste an dieser Entdeckung ist vielleicht, dass die Scheibe einige der gleichen Signaturen aufweist, die wir dem Staubwachstum in Scheiben um einzelne Sterne zuschreiben. Wir verstehen dies so, dass die Planetenentstehung zumindest in diesen polaren Zirkumbinärscheiben beginnen kann. Wenn der Rest des Planetenbildungsprozesses stattfinden kann, könnte es eine ganze Population von fehlausgerichteten zirkumbinären Planeten geben, die wir noch entdecken müssen, und Dinge wie seltsame saisonale Variationen sind zu berücksichtigen.“
„Seltsam“ ist sicherlich eine zutreffende Beschreibung! Stellen Sie sich, wenn Sie so wollen, Planeten vor, auf denen nachts ein heller Ring erscheint, der vom unteren Rand des Horizonts reicht und sich bis ganz über Ihren Kopf erstreckt. Auch der Tageszyklus wäre sehr unterschiedlich, da sich die beiden Sterne im Laufe eines Jahres sowohl vertikal als auch horizontal über den Himmel bewegen. Und zu bestimmten Jahreszeiten war nur ein Stern sichtbar, wenn sie sich umkreisten.
Die Polarkonfiguration würde auch einige ungewöhnliche jahreszeitliche Variationen bedeuten, bei denen verschiedene Breiten während der Umlaufperiode des Planeten mehr oder weniger beleuchtet würden. In Kombination mit der Eigenrotation des Planeten würden Temperaturen und Tageslichtbedingungen um den Äquator erheblich variieren. Abhängig von der Umlaufzeit können die Polarregionen über Jahre hinweg Sommer und Winter erleben.
Beschriftete Version von vier der zwanzig Scheiben, die ALMAs höchstauflösende Vermessung nahegelegener protoplanetarer Scheiben umfassen. Quelle: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) S. Andrews et al.; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello
Diese neueste Entdeckung zeigt, dass extrasolare Planeten nicht nur exotische Zusammensetzungen und Umgebungen aufweisen, sondern auch exotische Umlaufbahnen erfahren können. Als Dr. Daniel Price, Associate Professor und ARC Future Fellow am Monash Center for Astrophysics (MoCA) und Co-Autor des Papers, erklärt :
„Früher dachten wir, dass sich andere Sonnensysteme wie unseres bilden würden, wobei die Planeten alle in dieselbe Richtung um eine einzige Sonne kreisen. Aber mit den neuen Bildern sehen wir eine wirbelnde Scheibe aus Gas und Staub, die um zwei Sterne kreist. Überraschend war auch, dass diese Scheibe im rechten Winkel zur Umlaufbahn der beiden Sterne kreist. Unglaublicherweise wurden zwei weitere Sterne gesehen, die diese Scheibe umkreisten. Wenn hier also Planeten geboren würden, gäbe es vier Sonnen am Himmel!“
Diese neueste Entdeckung ist nicht nur eine wissenschaftliche Premiere, die Vorhersagen von Astronomen bestätigt, sondern könnte uns auch viel darüber lehren, wie Planeten in anderen Sonnensystemen entstehen können. Da Umlauf- und Tageszyklen ein wichtiger Faktor für das Leben auf der Erde sind, könnten uns diese und ähnliche Systeme vielleicht auch ein oder zwei Dinge darüber lehren, wie Leben auf anderen Planeten entstehen kann.
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